Площадка для безмоторных платформ на воздушной подушке

Площадка для безмоторных платформ на воздушной подушке

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к транспортным средствам на воздушной подушке и предназначено для активного отдыха и спорта с применением безмоторных платформ на воздушной подушке, а также в качестве тренажеров различного назначения, в частности по зимним видам спорта, для фитнес-центров, для профилактики укачивания и др. Изобретение может использоваться также в тех случаях, когда площадка для платформ на воздушной подушке выполнена в виде трассы.

Известна площадка для движения безмоторных платформ на воздушной подушке, выполненная в виде герметичной плоской коробки, напоминающей фальшпол. Во внутреннее пространство площадки нагнетается воздух стационарным вентилятором. В верхнее строение площадки заподлицо встроены клапаны. При движении платформы над площадкой клапаны, под действием давления, существующего в воздушной подушке, автоматически открываются. Благодаря этому воздух выходит из внутреннего пространства площадки вверх через клапаны, попадает под платформу и поддерживает под ней воздушную подушку в состоянии динамического равновесия. Позади движущейся платформы клапаны автоматически закрываются. Таким образом, при движении платформы в пределах площадки под ней всегда существует воздушная подушка [1].

В указанном изобретении клапаны внутри площадки установлены так, что своей верхней частью они механически связаны с верхним строением площадки, а нижняя часть клапанов опирается посредством вертикальных труб на основание площадки. Для этого клапаны закреплены в отверстиях верхнего строения площадки с помощью крышек с резьбой. В крышках клапанов имеются также отверстия для выхода воздуха, нагнетаемого внутрь площадки вентилятором. В нижней части клапанов имеются патрубки для фиксации труб, опирающихся на основание площадки. Кроме передачи нагрузки с верхнего строения площадки на ее основание, трубы обеспечивают пневматическую связь пространства под поршнями клапанов с атмосферой, что необходимо для нормальной работы клапанов. Изобретение [1] выбрано в качестве прототипа.

Недостатком прототипа является сложность и трудоемкость монтажа площадок или трасс криволинейной формы. Кривизна верхнего строения и основания площадок или трасс может быть в одной, двух или трех плоскостях. Такие площадки и трассы для платформ на воздушной подушке необходимы, например, для фристайла, слалома и спортивных тренажеров различного назначения [2, 3]. Сложность сооружения указанных объектов связана с тем, что это требует изготовления изогнутых сборочных элементов с различной кривизной и закономерного изменения расстояния между отверстиями для установки клапанов в зависимости от геометрической формы соответствующих участков площадки или трассы.

Другим недостатком прототипа является шум, сопровождающий закрытие клапанов. Причина этого в следующем. Позади движущейся платформы давление воздуха над открытыми клапанами падает до атмосферного. Падение давления воздуха над открытым клапаном вызывает движение поршня в клапане вверх. Движение поршня с большим ускорением происходит под действием пружины и заканчивается закрытием клапана. Столкновение поршней с крышками клапанов сопровождается сильным звуком. Например, перемещение платформы за 1 секунду на расстояние, равное всего лишь ее диаметру, сопровождается закрытием более 50 клапанов. Соответственно, слышно более 50 ударов в секунду.

Целью данного изобретения является создание менее трудоемкой и более универсальной конструкции, пригодной для сооружения площадок и трасс с участками различной кривизны в одной, двух или трех плоскостях. Кроме того, новая конструкция должна снизить уровень шума, возникающего при работе клапанов.

Указанная в изобретении цель достигается тем, что верхнее строение площадки выполнено из однотипных панелей с отверстиями для установки в них не менее двух клапанов, под панелями на горловины клапанов надеты горизонтальные гибкие пластины с отверстиями для установки в них также не менее двух клапанов, панели и пластины закреплены на клапанах крышками с отверстиями для выхода воздуха из площадки, при этом гибкие пластины смещены в горизонтальной плоскости по отношению к панелям, по меньшей мере, на один шаг, равный межцентровому расстоянию между осями клапанов.

Габаритные размеры панелей и пластин, а также диаметры отверстий в них для установки клапанов выполнены такой величины, что допускают взаимное смещение указанных деталей относительно друг друга в горизонтальной плоскости при монтаже на расстояние до 10% от соответствующего размера детали.

В трубах, по которым атмосферный воздух попадает в клапаны, установлены воздушные дроссели.

На фиг.1 показан вид участка площадки сбоку в стадии сборки со следующими деталями: 1 - крышка клапана, 2 - верхняя панель, 3 - гибкая пластина с отверстиями под клапаны, 4 - поршень, 5 - окна в корпусе клапана, 6 - клапан, 7 - пружина, 8 - труба для сообщения клапана с атмосферой, 9 - нижняя панель, 10 - продольный элемент основания, 11 - поперечный элемент основания.

На фиг.2 изображен небольшой фрагмент криволинейного участка площадки в собранном виде. Обозначения такие же, как на фиг.1.

На фиг.3 показан вид сверху на фрагмент площадки в стадии монтажа. Обозначения такие же, как на фиг.1.

На фиг.4 показаны сечения двух клапанов. Слева клапан закрыт, справа - открыт.

12 - воздушный дроссель на входе в трубу 8, выполненный в виде калиброванного отверстия в нижней панели 9. Сплошными стрелками показан выход воздуха из внутреннего пространства площадки через открытый клапан под платформу. Пунктирной стрелкой показан вход атмосферного воздуха в трубу 8 через калиброванное отверстие 12, выполняющее функцию дросселя.

Работа устройства. Для монтажа площадки или трассы вначале укладывают основание - набор продольных и поперечных гибких элементов (поз.10 и 11 фиг.1-3), образующих основание в виде решетки. Указанные гибкие элементы - это, например, экструзионные профили из полимерных материалов.

На фиг.2 показан вид сбоку, а на фиг.3 - вид сверху на фрагмент площадки, собираемый из верхних панелей 2, нижних панелей 9 и гибких пластин 3 для установки в каждой из них по четыре клапана 6 (как частный случай). На решетку из профилей 10 и 11 укладывают и закрепляют нижние панели 9. В патрубки на панелях 9 вставляют трубы 8 (фиг.1 и 2). Вверху на трубах 8 закрепляют клапаны 6. На горловины клапанов надевают гибкие пластины 3 с соответствующими отверстиями. Гибкие пластины делают, например, из тонколистовой оцинкованной стали. Поверх пластин 3 на горловины клапанов 6 надевают однотипные панели 2, которые образуют верхнее строение площадки или трассы. Панели 2 и пластины 3 закрепляют на горловинах клапанов 6- завинчивая крышки 1.

Размеры указанных выше панелей и пластин 3, а также диаметры отверстий в них для установки клапанов 6, выполняют такой величины, что допускают взаимное смещение указанных деталей относительно друг друга в горизонтальной плоскости при монтаже на расстояние до 10% от соответствующего размера детали. Это позволяет изгибать в известных пределах пластины 3, объединяющие верхнее строение площадки, и изменять в необходимых пределах межцентровое расстояние между клапанами в зависимости от кривизны участка площадки или трассы.

Выполнение верхнего строения площадки на криволинейных участках выполняется по вписанному в заданный радиус многоугольнику, сторона которого равна сумме размера панели и величины переменного зазора между панелями. Наименьший допустимый радиус положительной или отрицательной кривизны площадки или трассы в одной, двух или трех плоскостях задается исходя из высоты левитации платформы на воздушной подушке и диаметра или иного наибольшего размера платформы в плане.

В зависимости от величины кривизны участка площадки, расстояние между центрами панелей 2 уменьшают или увеличивают путем изменения зазоров между панелями 2 (фиг.2). Это возможно благодаря увеличенному диаметру отверстий в гибких пластинах 3 для установки клапанов 6. Кроме того, за счет сдвига гибких пластин, по меньшей мере, на один шаг по отношению к панелям достигается взаимное перекрытие панелей 2 и пластин 3 как в кирпичной кладке. Тем самым достигается механическая связь всех элементов верхнего строения площадки на всем ее протяжении.

На фиг.2 показан собранный фрагмент криволинейного участка площадки. В площадках обычно используют полимерные трубы, поэтому при большом отношении длины трубы к ее диаметру и посадке труб на эластичный герметик, возможно ее отклонение на несколько градусов от вертикали. Этого достаточно для формирования заданной кривизны площадки. Так, при отклонении каждой панели на 3° по отношению к предыдущей, то при размере стороны квадратной панели 0,25 м образуется поверхность радиусом около 5 м.

Как отмечено выше, позади движущейся платформы давление воздуха над клапанами падает до атмосферного. Поршень в клапане тут же начинает движение вверх и при столкновении с крышкой издает громкий звук. Снизить шум при закрытии клапанов с помощью очевидных приемов, например, применением различных демпфирующих и шумопоглощающих материалов, не удалось.

Во-первых, обычно демпфирующие материалы имеют волокнистую или пористую структуру. Поскольку через клапаны проходят большие массы воздуха, демпфирующие детали забиваются пылью и от ударов поршня уплотняются и теряют упругость и свои демпфирующие свойства. На фиг.4 сплошными стрелками показан выход воздуха из внутреннего пространства площадки наружу через открытый клапан.

Во-вторых, существуют сезонные и суточные колебания температуры, при которых температура воздуха может проходить через точки росы. Это вызывает увлажнение волокнистых и пористых материалов, что способствует появлению в них плесени. Попадание микрочастиц высохшей плесени в воздух может вызвать аллергические заболевания.

В соответствии с новым техническим решением для уменьшения шума при закрытии клапанов, в трубах 8, по которым атмосферный воздух попадает в клапаны, установлены воздушные турбулентные дроссели 12, выполненные в виде калиброванного отверстия в нижней панели 9 (фиг.4). В начале движения поршня вверх при закрытии клапана давление воздуха под поршнем 4 и в трубе 8 равно атмосферному. Поэтому в начале ускорение поршня велико и в основном зависит от массы поршня и силы пружины 7. Но по мере быстрого движения поршня вверх, в трубе 8 создается разрежение, так как турбулентный дроссель 12 в панели 9 не может обеспечить быстрый приток атмосферного воздуха в трубу. Вход атмосферного воздуха через дроссель 12 показан пунктирной стрелкой на фиг.4.

Перепад давления над поршнем и под ним становится наибольшим, когда поршень приближается к крышке 1 клапана. Соответственно, при приближении поршня к крышке сила торможения, действующая на поршень и возникающая от перепада давления, становится максимальной. Кроме того, вверху уменьшается действие пружины. При правильном выборе диаметра дросселирующего отверстия 12, при котором учитывается объем трубы, сила пружины и масса поршня, достигается небольшая или почти нулевая скорость касания поршня 4 крышки 1 клапана. Это, несмотря на то обстоятельство, что основную часть пути поршень при закрытии клапана проходит с высокой скоростью. Поэтому торможение поршня на конечном участке пути незначительно влияет на быстродействие клапана. Такой эффект объясняется свойством турбулентного дросселя - его сопротивление нелинейно и быстро возрастает при увеличении скорости воздушного потока, а такое увеличение скорости воздуха имеет место на конечном участке движения поршня вверх.

Экспериментальная проверка предложенных новых технических решений на опытной площадке для безмоторных платформ на воздушной подушке показала высокую их эффективность.

Источники информации

1. Патент RU 2271290 С2, МПК B60V 1/100; B60V 3/04. Приоритет 20.04.2004.

2. Патент RU 2364534 C1, МПК B60V 1/00; B60V 3/04. Приоритет 28.12.2007.

3. Патент RU 2397087 С2, МПК B60V 1/00. Приоритет 28.12.2007.

1. Площадка для безмоторных платформ на воздушной подушке, выполненная в виде плоской коробки, в поверхность которой вмонтированы автоматические клапаны для выхода через них воздуха, нагнетаемого внутрь коробки вентилятором, отличающаяся тем, что верхнее строение площадки выполнено из однотипных панелей с отверстиями для установки в них не менее двух клапанов, под панелями на горловины клапанов надеты горизонтальные гибкие пластины с отверстиями для установки в них также не менее двух клапанов, панели и пластины закреплены на клапанах крышками с отверстиями для выхода воздуха из площадки, при этом гибкие пластины смещены в горизонтальной плоскости по отношению к панелям, по меньшей мере, на один шаг, равный межцентровому расстоянию между осями клапанов.

2. Площадка по п.1, отличающаяся тем, что габаритные размеры панелей и пластин, а также диаметры отверстий в них для установки клапанов выполнены такой величины, что допускают взаимное смещение указанных деталей относительно друг друга в горизонтальной плоскости при монтаже на расстояние до 10% от соответствующего размера детали.

3. Площадка по п.1, отличающаяся тем, что в трубах, по которым атмосферный воздух попадает в клапаны, установлены воздушные дроссели.